La fusion nucléaire se rapproche de plus en plus de la stabilité

Même si de nombreux défis sont encore à relever pour bénéficier de l’énergie propre et quasiment illimitée fournie par la fusion nucléaire, on se rapproche de plus en plus de cet objectif. Dernièrement, des scientifiques ont notamment réussi l’exploit de dépasser la limite de densité de plasma d’un facteur 10.

Qu’est-ce que la limite de Greenwald ?

Trois conditions sont absolument nécessaires pour que l’on puisse effectivement produire de l’énergie grâce à la fusion nucléaire : une température très élevée pour provoquer des collisions de particules à haute énergie ; une densité de particules de plasma suffisante pour augmenter la probabilité que les collisions se produisent ; et un temps de confinement suffisant pour maintenir le plasma dans un volume défini. Comme on peut s’y attendre, ces trois conditions sont difficiles à respecter.

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Et bien qu’il existe désormais des installations et des technologies pour provoquer une fusion nucléaire en laboratoire, ce n’est pas encore suffisamment performant pour effectivement produire de l’énergie de manière durable. Parmi ces installations figurent notamment les tokamaks. Il s’agit de dispositifs toroïdaux, essentiellement des beignets métalliques creux qui brassent du plasma ionisé à travers un tube en appliquant à la fois un champ magnétique et un courant électrique. Le tokamak figure actuellement en tête de liste parmi les dispositifs pour la production future d’énergie par fusion nucléaire.

Le principal défi à surmonter pour pouvoir utiliser les tokamaks pour produire de l’énergie avec la fusion nucléaire est ce que l’on appelle la limite de Greenwald. Il s’agit de la densité de plasma maximale que l’on peut atteindre dans un tokamak. Au-delà de ce seuil théorique, le confinement magnétique dans le tokamak devient instable et le plasma ne peut donc plus être contrôlé dans le réacteur. Actuellement, dépasser cette limite figure parmi les principaux objectifs dans le développement du secteur de la production d’énergie par fusion nucléaire.

Un pas en avant crucial

Dans un grand pas dans le domaine de la fusion nucléaire, des chercheurs de l’université du Wisconsin-Madison sont parvenus à dépasser cette limite théorique. En effet, d’après les résultats de leur étude publiée dans la revue Physical Review Letters, les chercheurs ont réussi à produire un plasma stable à 10 fois la limite de Greenwald. Cet exploit a notamment été réalisé au sein de l’installation du Madison Symmetric Torus (MST). Il s’agit d’un exploit très impressionnant dans la mesure où, jusqu’à présent, la limite de Greenwald n’a été dépassée au mieux qu’au facteur deux.

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Les chercheurs pensent que cet exploit a été rendu possible grâce à deux caractéristiques clés du MST. Il s’agit des parois épaisses et conductrices de l’installation et de son alimentation électrique. Ces deux facteurs ont permis de stabiliser les champs magnétiques manipulant le plasma et d’ajuster l’électricité en fonction du retour d’informations de la réaction. Face aux résultats obtenus au cours de leur étude, les chercheurs ont conclu qu’il est probable que la limite de Greenwald puisse être erronée. « La densité maximale semble être déterminée par les limitations matérielles plutôt que par l’instabilité du plasma », ont expliqué les chercheurs.

Par ailleurs, un réacteur expérimental produit une quantité record d’énergie.